作者:任芳言 来源:科学网微信公众号 发布时间:2020/2/15 20:15:11
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基因编辑大牛张锋出手!1小时可快检新冠病毒

 

2月15日,美国麻省理工学院旗下的麦戈文研究所发布消息称,其开发的核酸检测系统SHERLOCK有望在1小时内实现新型冠状病毒检测。

该团队已公布详细操作流程,并表示可向新冠病毒研究者提供检测套件。但由于目前未检测过来自真实患者的样本,该方法还不能用于临床诊断。

SHERLOCK检测系统采用的试纸概念图。(图片来自麦戈文研究所网站)

该工作由麦戈文研究所教授张锋等人完成。张锋是美国科学院院士、麻省理工学院终身教授,也是基因编辑工具CRISPR的开发者之一,其所在团队被称为基因编辑“豪门”实验室。

SHERLOCK由张锋等人在2017年研发,该系统利用基因编辑工具CRISPR-Cas13识别病毒特有的核酸特征。

新冠病毒正是一种核酸病毒,目前检测手段需先提纯样本中的核酸并进行PCR扩增,再进行检测,整个过程需要数小时。

张锋等人的方法需要3步,可在一小时内完成。他们绕开了PCR扩增,采用了等温扩增技术RPA,检测人员可用量油尺直接读出结果,无需其他复杂仪器。

研究团队对人工合成的新冠病毒片段进行设计,已找出两个向导RNA,可识别新冠病毒的的S基因和Orf1ab基因。该技术检测灵敏度高,每微升样本中拷贝片段多至100个少至10个,都可被检测到。

检测步骤分三项(一小时内可完成):

1. 提取样本中的核酸后,对其进行42摄氏度、25分钟的等温扩增;

2. 样本中加入Cas13蛋白、向导RNA和探针,在37摄氏度下反应30分钟;

3. 用试纸检测处理好的样本,大约需2分钟。

麦戈文研究所发布的消息称,其通过等温扩增技术RPA处理的核酸样本,效用与定量PCR处理的样本相同。但也指出,目前该方法未检测过来自真实患者的样本,有待更多测试及验证,才能真正用于临床。

“这些是在实验室里做出来的结果,具体要看实际操作过程能否体现更好的效果。”清华大学药学院研究员李寅青告诉《中国科学报》。

消息公布前,有数名研究者对《中国科学报》表示,核酸病毒的快速检测在科学原理层面已经被证实,科研人员有很大希望做出成果。但让成果走出实验室、实际应用到临床一线,仍有待时日。

尽管RPA被被认为是可以取代PCR的技术,但与已经发展了30多年的PCR相比,RPA乃至整个新的检测技术都更年轻。

有匿名研究者表示:“这个技术在应用层面仍然需要一定时间来打磨,至少在这次疫情中不可能比荧光定量PCR发挥更大作用”。

背景介绍:

SHERLOCK系统的原理是:Cas13借助向导RNA识别病毒特有片段后被激活,并开始切割周围RNA,研究者在反应样本中加入的探针也会被切割。这一过程可通过试纸条形成直观结果,便于操作者观测。

2018年4月,张锋团队已证实SHERLOCK可用于寨卡病毒现场检测。

据了解,自研发核酸检测系统SHERLOCK以来,张锋团队已数次在Science、Molecular Cell上发表研究成果。

为推动该技术市场化,张锋等人于2019年创立公司Sherlock Biosciences。融资3500万美元后,该公司又先后获盖茨基金会、美国国防部国防威胁降低局(DTRA)资助。

张锋 图片来源:Sherlock Biosciences

参考资料:

https://mcgovern.mit.edu/2020/02/14/enabling-coronavirus-detection-using-crispr-cas13-an-open-access-sherlock-research-protocol/#single-post-main-container

https://www.broadinstitute.org/files/publications/special/COVID-19%20detection%20(v20200214).pdf

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180426141510.htm

 
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